一種半彎管的制造方法與流程

本發明涉及一種建筑、礦山、冶金、電力、石油、煤炭、糧食加工等行業的輸送彎管結構的制造，更具體地說，涉及一種半彎管的制造方法。

背景技術：

彎管的成型技術主要有鑄造成型、模壓成型等，它們都是依靠成型模具，通過澆注或是熱冷壓工藝仿形生成的；無論是哪一種機器設備及管道，大部分都用到彎管，主要用以輸送各種物料；彎管的材料有鑄鐵、不銹鋼、合金鋼、可鍛鑄鐵、碳鋼、有色金屬及塑料等材質；在建筑、礦山、冶金、電力、石油、煤炭、糧食加工等行業中，物料的輸送是通過管道壓力輸送，輸送管受到較大的壓力和嚴重的磨損。因此對輸送管，特別是連接彎管有較高的綜合性能要求，提高彎管的使用壽命，現已成為很難攻克的難題。

彎管目前使用最為廣泛的是單層高錳鋼彎管，也有少量使用雙層高鉻鑄鐵彎管。單層高錳鋼彎管耐磨性能差，硬度低，安全性低；雙層耐磨彎管成本高，質量較好，耐磨性能優，硬度高，安全性高，但性價比不高；開發一種性能優異、成本低、安全性好的耐磨彎管是整個行業迫切需要開展的工作，通過掌握管道磨損的機理以及不同工作狀態下，物料的流動方式，模擬出管道最易磨損的區域，并會對該區域，提高耐磨層厚度或提高該區域材料的耐磨性能，以達到整體提高彎管壽命的目的，為客戶節約成本，為社會節約資源。

現有技術中關于耐磨抗沖擊彎管已有相關技術方案公開，如專利公開號：CN 204717206U，公開日：2015年10月21日，發明創造名稱為：一種外整體、內兩分雙層式耐磨抗沖擊彎管，該申請案公開了一種外整體、內兩分雙層式耐磨抗沖擊彎管，它由外整體內兩分雙層彎管、兩個耐磨連接法蘭、法蘭焊縫組成；本外整體、內兩分雙層式耐磨抗沖擊彎管用于建筑、礦山、冶金、電力、石油、煤炭、糧食加工等行業的惡劣環境，設計為外整體、內兩分雙層的獨特結構，分為保護層與耐磨層，耐磨性能好，使用壽命長，性價比高，容易實現大批量生產，質量穩定可靠，安全性能高。

但是，上述申請案存在的技術問題在于：其中半彎管的結構屬于鑄造領域的異形件，其鑄造過程中存在大量產品缺陷，如何克服上述鑄造過程中存在的大量產品缺陷，是現有技術中亟需解決的技術問題。

技術實現要素：

1.發明要解決的技術問題

本發明的目的在于克服現有半彎管的鑄造過程中存在大量產品缺陷的不足，提供了一種半彎管的制造方法，其鑄造出的半彎管產品缺陷大大降低。

2.技術方案

為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：

本發明的半彎管的制造方法，所述半彎管為一彎管沿軸向切開的一半，且該半彎管為所述彎管靠近折彎方向一側的一半；包括以下步驟：

步驟A、原料配置；

步驟B、澆注系統制作；

步驟C、原料熔煉；

步驟D、澆注成型；

步驟E、熱處理。

作為本發明更進一步的改進，所述半彎管設計為從兩端A向中間B變厚與兩側C向中間D變厚。

作為本發明更進一步的改進，所述步驟B中：通過黏土制作砂型，該砂型包括若干個相互平行且水平放置的半彎管型腔，該半彎管型腔根據所述半彎管的結構制作，且所述半彎管型腔的開口均向下；相鄰兩個半彎管型腔的對應側上連接有同一個內澆道，該內澆道通過其上方的橫澆道與豎澆道連通，豎澆道與其上方的澆口杯連通。

作為本發明更進一步的改進，所述內澆道為一沿著半彎管型腔側邊彎曲的條形矩形腔。

作為本發明更進一步的改進，所述橫澆道其上側為在半彎管型腔長度方向上由中間向兩邊延伸的兩個斜面，所述橫澆道其下側為與所述內澆道上側配合的弧形面。

作為本發明更進一步的改進，每個內澆道包括若干段，相鄰兩段內澆道之間填充有黏土層。

作為本發明更進一步的改進，所述橫澆道上設有向內收縮的收縮口，該收縮口的橫向截面為鋸齒形，且收縮口靠近橫澆道與內澆道的連通處。

作為本發明更進一步的改進，所述半彎管型腔上側的中間設有冒口，該冒口與半彎管型腔連通處為上大下小的梯形腔。

作為本發明更進一步的改進，所述步驟A中，原料元素按質量百分比包括以下：C：3.6-3.8％、Cr：26～28％、Mo：0.3～0.5％、Cu：0.4～0.5％、Ni：0.6～0.8％、V：0.3～0.5％、Si、Mn均≤0.8％、P、S均≤0.04％。

3.有益效果

采用本發明提供的技術方案，與現有技術相比，具有如下顯著效果：

(1)據不完全統計，國內外管道行業的市場超過1000億元，而混凝土泵車的彎管消耗量也有幾十億元，消耗鋼材幾十萬噸。常規泵車高錳鋼彎管的使用壽命在1萬方左右，而采用本發明制造的半彎管，其使用壽命經過實際生產驗證已超過4萬方，因此，本實施例制造的半彎管具有廣闊的市場前景，同時也符合國家節能減排、清潔高效、綠色循環發展的產業政策。

(2)本發明中，內澆道為一沿著半彎管型腔側邊彎曲的條形矩形腔，橫澆道其上側為在半彎管型腔長度方向上由中間向兩邊延伸的兩個斜面，橫澆道其下側為與內澆道上側配合的弧形面，通過內澆道和橫澆道的特殊結構設計，可以使得鐵水均勻平緩地流入半彎管型腔內，從而顯著提高半彎管最終的鑄造質量，避免了大量產品缺陷。

(3)本發明中，半彎管的兩側厚度較薄，此處在鑄造后極易出現變形，而本發明中制造的半彎管是與其他部件配合使用的，因此對尺寸的要求十分嚴格，基于此，本發明中，設置每個內澆道包括若干段，相鄰兩段內澆道之間填充黏土層，由于內澆道采用間隔的分段式結構，使得相鄰兩個半彎管型腔的對應側邊不易因內澆道的整體凝固而發生微小變形，從而大大提高半彎管鑄造的尺寸精度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為實施例1中半彎管的結構示意圖；

圖2為實施例1中半彎管的橫剖面結構示意圖；

圖3為實施例1中半彎管的縱剖面結構示意圖；

圖4為實施例1中砂型的主視結構示意圖；

圖5為實施例1中砂型的俯視結構示意圖(未畫出澆口杯及豎澆道)；

圖6為圖5中沿Z向的結構示意圖(未畫出半彎管型腔)；

圖7為圖5中X處沿Y向的結構示意圖；

圖8為實施例1的半彎管的制造方法的流程圖。

示意圖中的標號說明：1、半彎管；2、半彎管型腔；201、冒口；202、澆口杯；203、橫澆道；2031、收縮口；204、內澆道。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

為進一步了解本發明的內容，結合附圖和實施例對本發明作詳細描述。

實施例1

參考圖1～8，本實施例的半彎管的制造方法，其中，半彎管1為一彎管沿軸向切開的一半，且該半彎管1為彎管靠近折彎方向一側的一半，具體本實施例中，半彎管1設計為從兩端A向中間B變厚與兩側C向中間D變厚。本實施例具體包括以下步驟：步驟A、原料配置；步驟B、澆注系統制作；步驟C、原料熔煉；步驟D、澆注成型；步驟E、熱處理。

其中，步驟A中，原料元素按質量百分比包括以下：C：3.6-3.8％、Cr：26～28％、Mo：0.3～0.5％、Cu：0.4～0.5％、Ni：0.6～0.8％、V：0.3～0.5％、Si、Mn均≤0.8％、P、S均≤0.04％，上述質量百分比的原料相互配合，經實際生產驗證，其鑄造出的高鉻鑄鐵耐磨性大大提高，使用壽命為普通高錳鋼材的3倍以上，且產品硬度可達到HRC：63～65。

步驟B中：通過黏土制作砂型，該砂型包括若干個相互平行且水平放置的半彎管型腔2，該半彎管型腔2根據半彎管1的結構制作，且半彎管型腔2的開口均向下；相鄰兩個半彎管型腔2的對應側上連接有同一個內澆道204，該內澆道204通過其上方的橫澆道203與豎澆道連通，豎澆道與其上方的澆口杯202連通。

內澆道204為一沿著半彎管型腔2側邊彎曲的條形矩形腔，橫澆道203其上側為在半彎管型腔2長度方向上由中間向兩邊延伸的兩個斜面，橫澆道203其下側為與內澆道204上側配合的弧形面，每個內澆道204包括若干段，相鄰兩段內澆道204之間填充有黏土層；橫澆道203上設有向內收縮的收縮口2031，該收縮口2031的橫向截面為鋸齒形，且收縮口2031靠近橫澆道203與內澆道204的連通處；半彎管型腔2上側的中間設有冒口201，該冒口201與半彎管型腔2連通處為上大下小的梯形腔。

本實施例中半彎管1主要使用在水泥泵車輸送管交接處，用于輸送水泥，由于處于特殊位置，較容易磨損，過去所用材料為沖壓鋼板、高錳鋼材料等，極容易磨損，使用壽命不長，考慮耐磨性能要好，所以本實施例中采用高鉻鑄鐵材料，用鑄造方法生產。本實施例中制造的半彎管1，從產品結構分析，該產品壁厚不均勻，且壁厚很薄(中間厚，四邊薄)，最厚位置尺寸為18mm，最薄位置尺寸僅為5mm(位于半彎管1的兩側)，壁厚相差﹥1/2，可列入鑄造行業中的異形薄壁件，在鑄造行業中屬于疑難雜癥的產品。發明人在提出本實施例的半彎管的制造方法之前，進行了大量試驗，但由于該半彎管1屬于薄壁異型管，壁厚不均勻，安裝要求苛刻，在鑄造試驗過程中出現了大量產品缺陷，報廢率一直居高不下(報廢率達50％以上)，其大體的試驗過程如下：由于硬度要求高，由原來鋼板沖壓改用鑄造高鉻鑄鐵生產，生產工藝為消失模工藝，而消失模生產工藝的難點就在造型，由于產品結構屬于管狀，且帶有角度，造型振砂緊實度不能達到要求，且產品壁厚薄，最薄處5mm，使得造型強度不能達到，容易潰箱及變形，且在產品壁厚較薄處也容易出現澆不足的現象，因此，消失模工藝主要缺陷是潰箱、澆不足以及變形；后嘗試不同水平造型生產線生產和垂直造型生產線生產，但均帶來了不同難以克服的產品缺陷，例如冷隔、芯部疏松、縮孔等問題。經過總結失敗試驗的經驗，發明人發現，想要避免產品缺陷最關鍵的一步是在澆注系統的制作過程中充分考慮各種因素，并改進現有的砂型，經過后續的多次試驗驗證：采用本實施例中的砂型結構，能夠有效避免半彎管1在鑄造過程中出現的大量產品缺陷，使得產品的次品率控制在10％以下，取得了顯著的制造效果。

具體分析如下：本實施例中，內澆道204為一沿著半彎管型腔2側邊彎曲的條形矩形腔，橫澆道203其上側為在半彎管型腔2長度方向上由中間向兩邊延伸的兩個斜面，橫澆道203其下側為與內澆道204上側配合的弧形面，通過內澆道204和橫澆道203的特殊結構設計，可以使得鐵水均勻平緩地流入半彎管型腔2內，從而顯著提高半彎管1最終的鑄造質量，避免了大量產品缺陷；其中，半彎管1的兩側厚度較薄，此處在鑄造后極易出現變形，而本實施例中制造的半彎管1是與其他部件配合使用的，因此對尺寸的要求十分嚴格，基于此，本實施例中，設置每個內澆道204包括若干段，相鄰兩段內澆道204之間填充黏土層，由于內澆道204采用間隔的分段式結構，使得相鄰兩個半彎管型腔2的對應側邊不易因內澆道204的整體凝固而發生微小變形，從而大大提高半彎管1鑄造的尺寸精度；其中，橫澆道203上設有向內收縮的收縮口2031，該收縮口2031的橫向截面為鋸齒形，且收縮口2031靠近橫澆道203與內澆道204的連通處，上述收縮口2031的結構設置，使得鐵水在接近流完時，能夠平緩地通過內澆道204進入半彎管型腔2對應的側邊，從而使得鑄造的半彎管1側邊處不易形成沖砂，確保其尺寸精度；其中，半彎管型腔2上側的中間設有冒口201，該冒口201與半彎管型腔2連通處為上大下小的梯形腔，通過梯形腔的設置，鐵水能夠有效進入半彎管型腔2上側的中間，充分發揮冒口補縮的作用，避免產品芯部疏松的問題。

據不完全統計，國內外管道行業的市場超過1000億元，而混凝土泵車的彎管消耗量也有幾十億元，消耗鋼材幾十萬噸。常規泵車高錳鋼彎管的使用壽命(泵送混凝土量)在1萬方左右，而采用本實施例制造的半彎管1，其使用壽命經過實際生產驗證已超過4萬方，因此，本實施例制造的半彎管1具有廣闊的市場前景，同時也符合國家節能減排、清潔高效、綠色循環發展的產業政策。

以上示意性的對本發明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬于本發明的保護范圍。